JP5404345B2 - アダプタ装置および伝送路評価システム - Google Patents

Description

本発明は、伝送路を通過した評価信号を観測することで伝送路の伝送特性を評価する評価装置に接続されるアダプタ装置および伝送路評価システムに関する。

高速シリアル伝送に用いられる伝送路の伝送品質を評価する方法がいくつか提案されている（非特許文献１）。伝送路の周波数領域における評価項目として、ＴＤＲ（Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）／ＴＤＴ（Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）測定器またはネットワークアナライザにより測定されるＳパラメータがある。また、伝送路の時間領域における評価項目として、ステップ応答波形から求められる特性インピーダンス、擬似ランダムデータ信号を伝送路に入力したときに得られるアイダイアグラム（Ｅｙｅ Ｄｉａｇｒａｍ、「アイパターン（Ｅｙｅ Ｐａｔｔｅｒｎ）」とも称する。）、ジッタ（Ｊｉｔｔｅｒ）量、ビットエラーレート（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ：ＢＥＲ）がある。

図２１は、従来一般に用いられている伝送路評価システムを例示する図である。以降、異なる図面において同じ参照符号が付されたものは同じ機能を有する構成要素であることを意味するものとする。評価対象である伝送路２は、同軸ケーブル１０２を介して、パルスパターンジェネレータ（Ｐｕｌｓｅ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：ＰＰＧ）１０１とオシロスコープ３−１もしくはビットエラーレートテスター（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ Ｔｅｓｔｅｒ：ＢＥＲＴ）３−２とに接続される。パルスパターンジェネレータ１０１が、評価信号である擬似ランダムデータ信号を伝送路２の一端から入力したとき、伝送路２の他端からは出力として、オシロスコープ３−１であるならばアイダイアグラムやジッタ量が、ビットエラーレートテスター３−２であるならばビットエラーレートが、観測される。

高速シリアル通信におけるジッタの基礎と測定手法の概要、アジレント・テクノロジ社、〔平成２１年１１月９日検索〕、インターネット＜http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5989-8674JAJP.pdf＞

Ｓパラメータおよび特性インピーダンスを評価項目とする場合については、伝送路の伝送品質を管理および解析するには特に問題ないが、信号波形の変化に対する特性についてまでも把握するものではないので、実稼動時の伝送特性を把握できているとはいえない。

一方、アイダイアグラム、ジッタ量、もしくはビットエラーレートなどを評価項目とする場合は、実際のデータ通信にも用いられている信号に近い擬似ランダムデータ信号を評価信号として用いているので、得られる測定結果は、実稼動時の伝送特性に近いものといえる。伝送路の伝送損失は、反射成分による反射損失と、伝送路を通過する際に生ずる通過損失（伝送路の材質に依存する損失）とに分けられる。伝送路の配線長が短いほど、通過損失は小さくなる。評価対象である伝送路の配線長が長いことにより伝送損失が大きくなる場合、これらアイダイアグラム、ジッタ量およびビットエラーレートなどの各評価項目は、伝送路ごとの明確な差（バラツキ）として現れるので、伝送路ごとの伝送品質の良し悪しを判別しやすい。しかしながら、伝送路の配線長が非常に短く、通過損失はほとんどゼロ、かつ伝送路の特性インピーダンスの偏差により生ずる反射損失が小さい場合には、これらアイダイアグラム、ジッタ量およびビットエラーレートなどいずれの評価項目についても伝送路固有の差（バラツキ）が現れにくい。そこで、これら評価項目の差（バラツキ）が明確に現れるようにするために、伝送路の伝送損失がより大きくなる周波数領域まで達するよう評価信号の伝送レートを上げることが考えられるが、このような評価信号を生成するパルスパターンジェネレータは非常に高価であるかあるいは場合によっては現存しない可能性もある。

従って本発明の目的は、上記問題に鑑み、低損失の伝送路の伝送特性についての評価装置による評価を可能にする、評価装置に接続されるアダプタ装置およびこれを備える伝送路評価システムを提供することにある。

上記目的を実現するために、本発明においては、伝送路の一端から評価信号を入力したときに伝送路の他端から出力される出力信号に基づいて伝送路の伝送特性を評価する評価装置に対して接続されるアダプタ装置は、伝送路の上記一端に生じる評価信号の反射成分を抽出する反射成分抽出手段と、抽出された反射成分の評価信号に対する割合よりも加算後の反射成分の出力信号に対する割合のほうが大きくなるよう、抽出された反射成分を増幅しかつ時間遅延させて出力信号に加算し、これを評価装置への入力とする反射成分強調手段と、を備える。

ここで、反射成分強調手段は、反射成分抽出手段によって抽出された反射成分を、評価信号に対する反射成分抽出手段によって抽出された反射成分の割合よりも、伝送路の出力信号に対する加算後の反射成分の割合のほうが大きくなるよう反転増幅もしくは非反転増幅する反射成分増幅手段と、反射成分抽出手段および反射成分強調手段を経由したときの信号伝播時間と伝送路を経由したときの信号伝播時間とが一致するよう、増幅された反射成分の伝播を遅延させる反射成分遅延手段と、反射成分遅延手段によって伝播が遅延させられた反射成分を、出力信号に加算する加算手段と、を備えるものである。

本発明による伝送路評価システムは、上述のアダプタ装置と、アダプタ装置に接続され、評価信号を生成してこれをアダプタ装置に入力するパルスパターンジェネレータと、アダプタ装置に接続され、アダプタ装置から出力される信号に基づいて伝送路の伝送特性を評価する評価装置と、を備える。

本発明によるアダプタ装置を、従前の評価装置に接続するだけで容易に、低損失の伝送路の伝送特性についての評価を可能にすることができる。本発明によれば、伝送路を評価信号が通過することにより生じる反射成分を敢えて強調させた信号を生成して、オシロスコープなどの評価装置への入力信号とするので、伝送路に入力する評価信号の伝送レートを上げるまでもなく、アイダイアグラム、ジッタ量およびビットエラーレートなどいずれの評価項目について、伝送路ごとの明確な差（バラツキ）として現れさせることができるので、伝送路ごとの伝送品質の良し悪しを判別しやすくすることができる。

本発明の第１の実施例によるアダプタ装置を示す基本構成図である。 本発明の第１の実施例によるアダプタ装置および伝送路評価システムの第１の具体例を示す回路図である。 本発明の第１の実施例によるアダプタ装置を適用しない場合におけるアイダイアグラムのシミュレーション結果を示す図であって、評価対象の伝送路の特性インピーダンスが４５Ωの場合を示す図である。 本発明の第１の実施例によるアダプタ装置を適用しない場合におけるアイダイアグラムのシミュレーション結果を示す図であって、評価対象の伝送路の特性インピーダンスが５０Ωの場合を示す図である。 本発明の第１の実施例によるアダプタ装置を適用しない場合におけるアイダイアグラムのシミュレーション結果を示す図であって、評価対象の伝送路の特性インピーダンスが５５Ωの場合を示す図である。 本発明の第１の実施例によるアダプタ装置を適用した場合におけるアイダイアグラムのシミュレーション結果を示す図であって、評価対象の伝送路の特性インピーダンスが４５Ωであり低損失可変遅延線の出力を反転増幅した場合を示す図である。 本発明の第１の実施例によるアダプタ装置を適用した場合におけるアイダイアグラムのシミュレーション結果を示す図であって、評価対象の伝送路の特性インピーダンスが５０Ωであり低損失可変遅延線の出力を反転増幅した場合を示す図である。 本発明の第１の実施例によるアダプタ装置を適用した場合におけるアイダイアグラムのシミュレーション結果を示す図であって、評価対象の伝送路の特性インピーダンスが５５Ωであり低損失可変遅延線の出力を反転増幅した場合を示す図である。 本発明の第１の実施例によるアダプタ装置を適用した場合におけるアイダイアグラムのシミュレーション結果を示す図であって、評価対象の伝送路の特性インピーダンスが４５Ωであり低損失可変遅延線の出力を非反転増幅した場合を示す図である。 本発明の第１の実施例によるアダプタ装置を適用した場合におけるアイダイアグラムのシミュレーション結果を示す図であって、評価対象の伝送路の特性インピーダンスが５０Ωであり低損失可変遅延線の出力を非反転増幅した場合を示す図である。 本発明の第１の実施例によるアダプタ装置を適用した場合におけるアイダイアグラムのシミュレーション結果を示す図であって、評価対象の伝送路の特性インピーダンスが５５Ωであり低損失可変遅延線の出力を非反転増幅した場合を示す図である。 本発明の第１の実施例によるアダプタ装置および伝送路評価システムの第２の具体例を示す回路図である。 本発明の第１の実施例によるアダプタ装置および伝送路評価システムの第３の具体例を示す回路図である。 本発明の第１の実施例によるアダプタ装置および伝送路評価システムの第４の具体例を示す回路図である。 本発明の第２の実施例において用いられる、伝送路を通過したときに生じる損失分の抽出の原理を説明する等価回路図である。 本発明の第２の実施例によるアダプタ装置を示す基本構成図である。 本発明の第２の実施例によるアダプタ装置および伝送路評価システムの具体例を示す回路図である。 本発明の第２の実施例によるアダプタ装置を適用した場合におけるアイダイアグラムの比較結果を説明するシミュレーション結果を示す図であって、伝送路の損失成分のみを強調した場合を示す図である。 本発明の第２の実施例によるアダプタ装置を適用した場合におけるアイダイアグラムの比較結果を説明するシミュレーション結果を示す図であって、伝送路の反射成分のみを強調した場合を示す図である。 本発明の第２の実施例によるアダプタ装置を適用した場合におけるアイダイアグラムの比較結果を説明するシミュレーション結果を示す図であって、伝送路の反射成分および損失分の両方を強調した場合を示す図である。 従来一般に用いられている伝送路評価システムを例示する図である。

図１は、本発明の第１の実施例によるアダプタ装置を示す基本構成図である。

本発明の第１の実施例によるアダプタ装置１は、伝送路の伝送特性を評価する評価装置（図示せず）に対して接続され、その出力Ｐ２Ｓは、評価装置へ入力される。評価対象である伝送路２は、アダプタ装置１のポートＰ１およびＰ２の間に接続される。評価信号を生成するパルスパターンジェネレータ１０１は、ポートＰ１から評価信号を入力することになる。

アダプタ装置１は、反射成分抽出手段１１と反射成分強調手段１２とを備える。

反射成分抽出手段１１は、伝送路２が接続されたポートＰ１に生じる評価信号の反射成分を抽出する。

反射成分強調手段１２は、反射成分抽出手段１１によって抽出された反射成分の評価信号に対する割合よりも加算後の反射成分の出力信号に対する割合のほうが大きくなるよう、抽出された反射成分を増幅しかつ時間遅延させて出力信号に加算し、これを評価装置への入力とする。このため、反射成分強調手段１２は、反射成分増幅手段２１と反射成分遅延手段２２と加算手段２３とを備える。

反射成分増幅手段２１は、反射成分抽出手段１１によって抽出された反射成分を、この抽出された反射成分の評価信号に対する割合よりも、加算手段２３による加算後の反射成分の出力信号に対する割合のほうが大きくなるよう、反転増幅もしくは非反転増幅する。反射成分抽出手段１１によって抽出された反射成分の評価信号に対する割合よりも、加算手段２３による加算後の反射成分の出力信号に対する割合のほうが大きくなると、評価装置において観測されるアイダイアグラムの振幅がより小さくなる。すなわち、反射成分増幅手段２１は、反射成分抽出手段１１によって抽出された反射成分を、評価装置において観測されるアイダイアグラム（アイパターン）の振幅（アイ：ｅｙｅ）が小さくなるよう反転増幅もしくは非反転増幅するものであるとも言える。反射成分増幅手段２１による増幅が、反転増幅であるか非反転増幅であるかは、伝送路２が接続されるポートＰ１およびＰ２における反射係数の符号によって異なる。したがって、反射成分増幅手段２１は、入力信号を反転増幅する反転増幅手段と、入力信号を非反転増幅する非反転増幅手段と、反射成分増幅手段２１の出力を、反転増幅手段もしくは非反転増幅手段のいずれかの出力に切り替える切替手段と、を有する。反転増幅手段、非反転増幅手段および切替手段の具体例については、後述する図２および１２〜１４に示す回路図を参照して説明する。

本発明の第１の実施例では、反射成分増幅手段２１によって増幅された反射成分を、加算手段２３において、伝送路２からの出力信号と加算する。この加算のために、反射成分増幅手段２１によって増幅された反射成分は、伝送路２からの出力信号とタイミングを同期させておく必要がある。反射成分遅延手段２２は、このタイミングの同期のための機能を有するものであって、すなわち、反射成分抽出手段１１および反射成分強調手段１２を経由したときの信号伝播時間と伝送路を経由したときの信号伝播時間とが一致するよう、反射成分増幅手段２１によって増幅された反射成分の伝播を遅延させる。伝送路２による信号の遅延時間をτｔとしたとき、反射成分遅延手段２２により発生させる遅延時間τ１については、τ１＝τｔとなるように設定する。

加算手段２３は、上記同期が取れた信号同士を互いに加算するものであって、すなわち、反射成分遅延手段２２によって伝播が遅延させられた反射成分を、伝送路２の出力信号に加算する。

ここで、伝送路２に対する入射波の波振幅を、ポートＰ１においてはａ１、ポートＰ２においてはａ２とし、伝送路２に対する反射波の波振幅を、ポートＰ１においてはｂ１、ポートＰ２においてはｂ２とする。波振幅は電力の平方根である。また、反射係数をΓ_S、Γ_Lとする。このとき、ａ１、ａ２、ｂ１およびｂ２を、伝送路のＳパラメータを使って表すと式（１）〜（４）のようになる。

伝送路２のポートＰ１の電圧ＶＰ１、およびポートＰ２の電圧ＶＰ２は、式（１）〜（４）を用いると式（５）および（６）のように表すことができる。

反射成分増幅手段２１のゲインをＧｒとすると、加算手段２３の出力Ｐ２Ｓは、式（１）および（６）を用いると式（７）のように表すことができる。

式（７）は、伝送路２のポートＰ２における電圧ＶＰ２（＝ａ２＋ｂ２）から、ポートＰ１における反射波ｂ１のＧｒ倍の信号を減算している（換言すれば、反射波ｂ１のＧｒ倍の信号を反転した信号を加算している）ことを示している。したがって、加算手段２３の出力Ｐ２Ｓは、反射成分がより強調されたものである。すなわち、評価信号に対する反射成分抽出手段１１によって抽出された反射成分の割合よりも、伝送路２の出力信号に対する加算手段２３による加算後の反射成分の割合のほうが大きくなっている。

このような加算手段２３の出力Ｐ２Ｓを、オシロスコープなどの評価装置への入力信号とすると、低損失の伝送路の場合であっても、アイダイアグラム、ジッタ量およびビットエラーレートなどいずれの評価項目について、伝送路ごとの明確な差（バラツキ）として現れさせることができる。例えば、オシロスコープで観測できるアイダイアグラムのアイ（ｅｙｅ）が、伝送品質が悪い伝送路ほど、より「閉じた」状態（換言すれば、アイダイアグラムの振幅が小さい状態）にすることができる。

このように、本発明の第１の実施例によれば、伝送路を評価信号が通過することにより生じる反射成分を敢えて強調させた信号を生成して、オシロスコープなどの評価装置への入力信号とするので、伝送路に入力する評価信号の伝送レートを上げるまでもなく、アイダイアグラム、ジッタ量およびビットエラーレートなどいずれの評価項目について、伝送路ごとの明確な差（バラツキ）として現れさせることができるので、伝送路ごとの品質の良し悪しを判別しやすくすることができる。本発明の第１の実施例によるアダプタ装置を、従前の評価装置に接続するだけで容易に、低損失の伝送路の伝送特性についての評価を可能にすることができる。

図２は、本発明の第１の実施例によるアダプタ装置および伝送路評価システムの第１の具体例を示す回路図である。第１の具体例によるアダプタ装置１の回路構成について説明すると次の通りである。

本発明の第１の実施例によるアダプタ装置１の出力ポートＯｕｔには、評価対象である伝送路２の伝送特性を評価する評価装置３が接続される。アダプタ装置１の測定ポートＰ１およびＰ２の間には、評価対象である伝送路２が接続される。アダプタ装置１の入力ポートＩｎには、評価信号を生成するパルスパターンジェネレータ（ＰＰＧ）１０１が接続され、評価信号が入力される。アダプタ装置１のモニタポートＭ１には、オシロスコープ４の入力ポートＣＨ１が接続され、モニタポートＭ２には、オシロスコープ４の入力ポートＣＨ２が接続される。伝送路評価システム１０は、アダプタ装置１、パルスパターンジェネレータ１０１、および評価装置３を備えて構成される。

図１に示した反射成分抽出手段１１は、図２に示す第１の具体例では、パワーデバイダ３１、アイソレーションアンプ３２−１および３２−２、終端抵抗Ｒ、スイッチＳＷ１−１、ならびに広帯域差動アンプＡｍｐ１で構成される。

パワーデバイダ３１は、入力ポートＩｎから入力される評価信号（例えば擬似ランダムデータ信号）を二分配する。二分配された評価信号は、その一方がアイソレーションアンプ３２−１を介して終端抵抗Ｒに入力され、もう一方がアイソレーションアンプ３２−２を介して伝送路２が接続された測定ポートＰ１に入力される。パワーデバイダ３１のインピーダンスは５０Ωとし、損失はＬデシベルとする。アイソレーションアンプ３２−１および３２−２の入力インピーダンスは５０Ωとし、出力インピーダンスは５０Ωとし、ゲインはＧ１とする。また、終端抵抗Ｒは５０Ωとする。

広帯域差動アンプＡｍｐ１のプラス側には、測定ポートＰ１の電圧が入力される。広帯域差動アンプＡｍｐ１のマイナス側はスイッチＳＷ１−１のＡ接点を介して終端抵抗Ｒに接続される。広帯域差動アンプＡｍｐ１の入力インピーダンスは無限大（∞）とし、出力インピーダンスは５０Ωとし、ゲインはＧ２とする。スイッチＳＷ１−１のＢ接点は接地されている。

図１に示した反射成分強調手段１２は、図２に示す第１の具体例では、低損失可変遅延線４１、広帯域アンプＡｍｐ１ａおよびＡｍｐ１ｂ、スイッチＳＷ２−１、ＳＷ２−２、ＳＷ１−２およびＳＷ１−３、パワーコンバイナ４２、広帯域アンプＡｍｐ２、ならびに出力アンプＡｍｐ３で構成される。

アイソレーションアンプ３２−２の出力信号は、測定ポートＰ１を介して、評価対象である伝送路２に入力される。伝送路２を通過した信号は、測定ポート２を介して広帯域アンプＡｍｐ２へ入力される。なお、測定ポートＰ１と伝送路２のＤ１および測定ポートＰ２と伝送路２のＤ２を接続する各伝送路は、伝送路２と比較して極めて短いものとする。広帯域アンプＡｍｐ２の出力信号は、スイッチＳＷ１−２の接点Ａを介して、パワーコンバイナ４２の端子Ｃ２に入力される。広帯域アンプＡｍｐ２の入力インピーダンスは５０Ωとし、出力インピーダンスは５０Ωとし、ゲインはＧ３とする。

広帯域差動アンプＡｍｐ１の出力信号は、低損失可変遅延線４１に入力される。低損失可変遅延線４１は、入力された信号を、遅延時間τ１かけて伝播させて出力する。低損失可変遅延線４１の特性インピーダンスは５０Ωとする。

スイッチＳＷ２−１は、接点ＡまたはＢに切り替えることによって、低損失可変遅延線４１の出力信号を、広帯域アンプＡｍｐ１ａまたはＡｍｐ１ｂに入力する。また、スイッチＳＷ２−２は、スイッチＳＷ２−１の切替動作と連動しており、広帯域アンプＡｍｐ１ａまたはＡｍｐ１ｂの出力信号を、スイッチＳＷ１−３へ入力する。

広帯域アンプＡｍｐ１ａは、反転増幅器であり、その入力インピーダンスは５０Ωとし、出力インピーダンスは５０Ωとし、ゲインはＧｒとする。

広帯域アンプＡｍｐ１ｂは、非反転増幅器であり、その入力インピーダンスは５０Ωとし、出力インピーダンスは５０Ωとし、ゲインはＧｒとする。

スイッチＳＷ１−３は、スイッチＳＷ２−２の切替えに依存する広帯域アンプＡｍｐ１ａまたはＡｍｐ１ｂのうちのいずれかの出力信号を、接点Ａを介してパワーコンバイナ４２へ入力する。

スイッチＳＷ１−２は、広帯域アンプＡｍｐ２の出力信号を、接点Ａを介してパワーコンバイナ４２へ入力する。

パワーコンバイナ４２は、スイッチＳＷ１−３の接点Ａを介して入力された信号と、スイッチＳＷ１−２の接点Ａを介して入力された信号と、を結合（加算）する。パワーコンバイナ４２の出力信号は、出力アンプＡｍｐ３へ入力される。パワーコンバイナ４２のインピーダンスは５０Ωとし、損失はＬデシベルとする。出力アンプＡｍｐ３の入力インピーダンスは５０Ωとし、出力インピーダンスは５０Ωとし、ゲインはＧ５とする。

出力アンプＡｍｐ３の出力信号は出力ポートＯｕｔに出力される。出力ポートＯｕｔには、評価装置３が接続される。評価装置３としては、アイダイアグラム（アイパターン）を観測するオシロスコープ、ビットエラーレート（ＢＥＲ）を計測するビットエラーレートテスター（ＢＥＲＴ）などがある。

スイッチＳＷ１−２およびスイッチＳＷ１−３それぞれについて接点Ｂに接続先が切り替えられると、広帯域アンプＡｍｐ１ａまたはＡｍｐ１ｂの出力信号はモニタポートＭ１に出力され、広帯域アンプＡｍｐ２の出力信号はモニタポートＭ２に出力される。

モニタポートＭ１には、オシロスコープ４の入力ポートＣＨ１が接続され、モニタポートＭ２には、オシロスコープ４の入力ポートＣＨ２が接続される。オシロスコープ４は、低損失可変遅延線４１の遅延時間τ１の設定に用いられる。

ここで、低損失可変遅延線４１の遅延時間τ１の設定について説明すると次の通りである。低損失可変遅延線４１の遅延時間τ１を設定する際は、スイッチＳＷ１−１、ＳＷ１−２およびＳＷ１−３の全てについて、接続先を接点Ｂに切り替える。これにより、次の２つのモニタ経路が形成される。すなわち、第１のモニタ経路として、パルスパターンジェネレータ１０１、パワーデバイダ３１の端子Ｃ１、パワーデバイダ３１の端子Ｃ３、アイソレーションアンプ３２−２、測定ポートＰ１、広帯域差動アンプＡｍｐ１、低損失可変遅延線４１、スイッチＳＷ２−１、広帯域アンプＡｍｐ１ａもしくはＡｍｐ１ｂ、スイッチＳＷ２−２、スイッチＳＷ１−３の接点Ｃ、スイッチＳＷ１−３の接点Ｂ、およびモニタポートＭ１の順に経路が構成される。また、第２のモニタ経路として、パルスパターンジェネレータ１０１、パワーデバイダ３１の端子Ｃ１、パワーデバイダ３１の端子Ｃ３、アイソレーションアンプ３２−２、測定ポートＰ１、評価対象の伝送路２、測定ポートＰ２、広帯域アンプＡｍｐ２、スイッチＳＷ１−２の接点Ｃ、スイッチＳＷ１−２の接点Ｂ、およびモニタポートＭ２の順に経路が構成される。

第１のモニタ経路は、図１に示した反射成分抽出手段１１および反射成分強調手段１２を信号が伝播する経路であり、第２のモニタ経路は、評価対象である伝送路を信号が伝播する経路である。これら第１のモニタ経路および第２のモニタ経路の信号伝播時間が一致するよう、次のようにして低損失可変遅延線４１の遅延時間τ１を設定する。

低損失可変遅延線４１以外の上述の各デバイスは、それぞれ固有の信号伝播時間（信号の遅延時間）を有するので、これら各デバイスについては、伝送路評価システム１０の設計段階で次のように信号伝播時間（信号の遅延時間）を設計しておく。

第２のモニタ経路の一部を構成するパワーデバイダ３１の端子Ｃ１からパワーデバイダ３１の端子Ｃ３、アイソレーションアンプ３２−２、測定ポートＰ１および伝送路２の端子Ｄ１までの信号伝播時間τｓ１については、第１のモニタ経路の一部を構成するパワーデバイダ３１の端子Ｃ１からパワーデバイダ３１の端子Ｃ２および終端抵抗Ｒまでの信号伝播時間τｓ２と一致するように設計する。

第２のモニタ経路の一部を構成するスイッチＳＷ１−２の接点ＢからモニタポートＭ２までの信号伝播時間τｓ５については、第１のモニタ経路の一部を構成するスイッチＳＷ１−３の接点ＢからモニタポートＭ１までの信号伝播時間τｓ６と一致するように設計する。

一方、評価対象の伝送路２の信号伝播時間τｔについては、伝送路２ごとに異なるものである。したがって、第２のモニタ経路の一部を構成する伝送路２の端子Ｄ１から伝送路２の端子Ｄ２、測定ポートＰ２、広帯域アンプＡｍｐ２、スイッチＳＷ１−２の接点Ｃ、スイッチＳＷ１−２の接点Ａおよびパワーコンバイナ４２の端子Ｃ２までの信号伝播時間をτｓ３とし、第１のモニタ経路の一部を構成する伝送路２の端子Ｄ１から測定ポートＰ１、広帯域差動アンプＡｍｐ１、低損失可変遅延線４１、スイッチＳＷ２−１、広帯域アンプＡｍｐ１ａもしくはＡｍｐ１ｂ、スイッチＳＷ２−２、スイッチＳＷ１−３の接点Ｃ、スイッチＳＷ１−３の接点Ａおよびパワーコンバイナ４２の端子Ｃ１までの信号伝播時間をτｓ４としたとき、「τｓ３−τｔ＝τｓ４−τ１」の関係を満たすよう、評価対象の伝送路２の信号伝播時間τｔおよび低損失可変遅延線の遅延時間τ１以外について、信号伝播時間を設計する。

上述のように、評価対象の伝送路２の信号伝播時間については、伝送路２ごとに異なるものであるので、低損失可変遅延線４１の遅延時間τ１を次のようにして調整することにより、最終的に第１のモニタ経路と第２のモニタ経路の信号伝播時間を一致させる。

具体的には、スイッチＳＷ１−２およびスイッチＳＷ１−３それぞれについて接点Ｂに接続先を切り替え、上述のように第１のモニタ経路および第２のモニタ経路を構成した上で、パルスパターンジェネレータ１０１から評価信号である擬似ランダムデータ信号を出力したときの、オシロスコープ４で観測されるモニタポートＭ１およびＭ２の各波形を観測する。モニタポートＭ１およびＭ２の各波形の立ち上がりもしくは立ち下がりのタイミングが一致するよう、低損失可変遅延線４１の遅延時間τ１を調整する。モニタポートＭ１およびＭ２の各波形の立ち上がりもしくは立ち下がりのタイミングが一致すると、低損失可変遅延線の遅延時間τ１と評価対象の伝送路２の信号伝播時間τｔとが一致する。

上述のようにして低損失可変遅延線４１の遅延時間τ１を設定して反射成分抽出手段１１および反射成分強調手段１２を経由したときの信号伝播時間と評価対象である伝送路２を経由したときの信号伝播時間と一致させてから、アダプタ装置１を含む伝送路評価システム１０を用いて、当該伝送路２の伝送品質を評価する。

ここで、伝送路評価システム１０を用いた伝送路２の伝送品質の評価について説明すると次の通りである。

アダプタ装置１の測定ポートＰ１には、伝送路２への入射電圧と反射電圧（反射成分）とが合わさった電圧が生じている。一方、終端抵抗Ｒに生じる電圧は、パワーデバイダ３１によって二分配されたうちの一方の信号により生じる電圧であり、すなわち、アダプタ装置１の測定ポートＰ１における入射電圧と同じである。測定ポートＰ１における入射電圧と反射電圧との加算電圧を広帯域差動アンプＡｍｐ１のプラス側の入力とし、終端抵抗Ｒに生じる電圧を広帯域差動アンプＡｍｐ１のマイナス側の入力とすると、広帯域差動アンプＡｍｐ１の出力は、アダプタ装置１の測定ポートＰ１における上記反射電圧（反射成分）となる。

広帯域差動アンプＡｍｐ１によって抽出された、伝送路２に評価信号が通過することにより生じる上記反射電圧（反射成分）は、広帯域アンプＡｍｐ１ａで反転増幅されるか、広帯域アンプＡｍｐ１ｂで非反転増幅される。上述のように、最終的には、アダプタ装置１の出力ポートＯｕｔから出力される信号については反射成分が強調されている必要がある。例えば、評価装置３をアイダイアグラムを観測するオシロスコープとした場合、オシロスコープの表示画面を観測しながら、アイダイアグラム（アイパターン）の振幅（アイ：ｅｙｅ）が小さくなるよう、スイッチＳＷ２−１およびＳＷ２−２を操作する。スイッチＳＷ２−１およびＳＷ２−２の接続先を接点Ａにすると、入力された信号を反転増幅する広帯域アンプＡｍｐ１ａが選択され、スイッチＳＷ２−１およびＳＷ２−２の接続先を接点Ｂにすると、入力された信号を非反転増幅する広帯域アンプＡｍｐ１ｂが選択される。低損失可変遅延線４１の出力信号を、反転増幅するか非反転増幅するかは、伝送路２が接続されるポートＰ１およびＰ２における反射係数の符号によって異なる。反転増幅する広帯域アンプＡｍｐ１ａと非反転増幅する広帯域アンプＡｍｐ１ｂのどちらを選択したかにより、伝送路２の端子Ｄ１におけるインピーダンスが５０Ωより大きいか小さいかを判断することができる。すなわち、反転増幅する広帯域アンプＡｍｐ１ａを選択した場合は、伝送路２のインピーダンスは５０Ωより大きく、非反転増幅する広帯域アンプＡｍｐ１ｂを選択した場合は、伝送路２のインピーダンスは５０Ωより小さい。

次に、上述の第１の具体例による伝送路評価システムのシミュレーション結果について説明する。シミュレーションにはザイリンクス社の「Ｘｉｌｉｎｘ Ｖｉｒｔｅｘ−４ ＲｏｋｅｔＩＯ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ」（ＴＸモデル）を使用した。評価対象の伝送路として、「特性インピーダンスＺ０＝５０Ω、低損失可変遅延線の遅延時間τ１＝８８．７３ピコ秒」、「特性インピーダンスＺ０＝４５Ω、低損失可変遅延線の遅延時間τ１＝８９．７３ピコ秒」、および「特性インピーダンスＺ０＝５５Ω、低損失可変遅延線の遅延時間τ１＝８７．７３ピコ秒」の３種類の伝送路（いずれについてもＬｏｓｓ Ｔａｎｇｅｎｔ＝０．０２）を用いた。また、伝送路の出力に接続される広帯域アンプ（図２のＡｍｐ２）のゲインＧ３を０．０デシベル、低損失可変遅延線の出力に広帯域アンプ（図２のＡｍｐ１ａおよびＡｍｐ１ｂ）のゲインＧｒを１２．０デシベルとした。

図３〜５は、本発明の第１の実施例によるアダプタ装置を適用しない場合におけるアイダイアグラムのシミュレーション結果を示す図であって、図３は評価対象の伝送路の特性インピーダンスが４５Ωの場合を示し、図４は評価対象の伝送路の特性インピーダンスが５０Ωの場合を示し、図５は評価対象の伝送路の特性インピーダンスが５５Ωの場合を示す図である。

また、図６〜１１は、本発明の第１の実施例によるアダプタ装置を適用した場合におけるアイダイアグラムのシミュレーション結果を示す図であって、図６は評価対象の伝送路の特性インピーダンスが４５Ωであり低損失可変遅延線の出力を反転増幅した場合を示し、図７は評価対象の伝送路の特性インピーダンスが５０Ωであり低損失可変遅延線の出力を反転増幅した場合を示し、図８は評価対象の伝送路の特性インピーダンスが５５Ωであり低損失可変遅延線の出力を反転増幅した場合を示し、図９は評価対象の伝送路の特性インピーダンスが４５Ωであり低損失可変遅延線の出力を非反転増幅した場合を示し、図１０は評価対象の伝送路の特性インピーダンスが５０Ωであり低損失可変遅延線の出力を非反転増幅した場合を示し、図１１は評価対象の伝送路の特性インピーダンスが５５Ωであり低損失可変遅延線の出力を非反転増幅した場合を示す図である。

また、表１は、図３〜１１のシミュレーション結果において、伝送路の特性インピーダンスと反転増幅もしくは非反転増幅との関係を整理する表である。

図３〜５に示すように、本発明の第１の実施例によるアダプタ装置を適用しないで伝送路に評価信号を入力した場合は、特性インピーダンスがそれぞれ異なっていてもアイダイアグラム（アイパターン）のアイ（ｅｙｅ）の大きさには明確な差が現れない。これに対して、本発明の第１の実施例によるアダプタ装置を適用して伝送路に評価信号を入力した場合は、特性インピーダンスが異なれば、アイ（ｅｙｅ）の大きさに明確な差が現れており、本発明が有効であることが証明された。

また、図６と図９とを比較すると、特性インピーダンスが４５Ωの伝送路については、低損失可変遅延線の出力を非反転増幅したほうが反転増幅するよりもアイダイアグラムのアイ（ｅｙｅ）の大きさが小さくなることが分かる。

また、図８と図１１とを比較すると、特性インピーダンスが５５Ωの伝送路については、低損失可変遅延線の出力を反転増幅したほうが非反転増幅するよりもアイダイアグラムのアイ（ｅｙｅ）の大きさが小さくなることが分かる。

図１２は、本発明の第１の実施例によるアダプタ装置および伝送路評価システムの第２の具体例を示す回路図である。第２の具体例は、評価対象が差動の伝送路２である場合に対応すべく、本発明の第１の実施例の第１の具体例によるアダプタ装置および伝送路評価システムを、差動化したものである。

第２の具体例によるアダプタ装置１の出力ポートＯｕｔ−αには、評価対象である伝送路２の伝送特性を評価する評価装置３の入力端子ｉｎ＋が接続され、アダプタ装置１の出力ポートＯｕｔ−βには、評価装置３の入力端子ｉｎ−が接続される。アダプタ装置１の測定ポートＰ１およびＰ２の間には、評価対象である伝送路２の端子Ｄ１およびＤ２がそれぞれ接続され、アダプタ装置１の測定ポートＰ３およびＰ４の間には、評価対象である伝送路２の端子Ｄ３およびＤ４がそれぞれ接続される。アダプタ装置１の入力ポートＩｎ−αには、評価信号を生成するパルスパターンジェネレータ（ＰＰＧ）１０１の出力端子ｏｕｔ＋が接続され、アダプタ装置１の入力ポートＩｎ−βには、評価信号を生成するパルスパターンジェネレータ（ＰＰＧ）１０１の出力端子ｏｕｔ−が接続される。アダプタ装置１のモニタポートＭ１−αには、オシロスコープ４の入力ポートＣＨ１−αが接続され、アダプタ装置１のモニタポートＭ１−βには、オシロスコープ４の入力ポートＣＨ１−βが接続される。アダプタ装置１のモニタポートＭ２−αには、オシロスコープ４の入力ポートＣＨ２−αが接続され、アダプタ装置１のモニタポートＭ２−βには、オシロスコープ４の入力ポートＣＨ２−βが接続される。伝送路評価システム１０は、アダプタ装置１、パルスパターンジェネレータ１０１、および評価装置３を備えて構成される。

なお、第２の具体例における各デバイスの機能は、第１の具体例において説明した対応する各デバイスの機能と同じである。すなわち、第２の具体例におけるパワーデバイダ３１−αおよび３１−βは、第１の具体例におけるパワーデバイダ３１に対応する。また、第２の具体例におけるアイソレーションアンプ３２−１−αおよび３２−１−βは、第１の具体例におけるアイソレーションアンプ３２−１に対応し、第２の具体例におけるアイソレーションアンプ３２−２−αおよび３２−２−βは、第１の具体例におけるアイソレーションアンプ３２−２に対応する。第２の具体例における広帯域差動アンプＡｍｐ１−αおよびＡｍｐ１−βは、第１の具体例における広帯域差動アンプＡｍｐ１に対応する。第２の具体例におけるスイッチＳＷ１−１−αおよびスイッチＳＷ１−１−βは、第１の具体例におけるスイッチＳＷ１−１に対応する。第２の具体例における終端抵抗Ｒ−αおよびＲ−βは、第１の具体例における終端抵抗Ｒに対応する。第２の具体例における低損失可変遅延線４１−αおよび４１−βは、第１の具体例における低損失可変遅延線４１に対応する。第２の具体例における広帯域アンプＡｍｐ１ａ−αおよびＡｍｐ１ａ−βは、第１の具体例における広帯域アンプＡｍｐ１ａに対応し、第２の具体例における広帯域アンプＡｍｐ１ｂ−αおよびＡｍｐ１ｂ−βは、第１の具体例における広帯域アンプＡｍｐ１ｂに対応する。第２の具体例におけるスイッチＳＷ２−１−αおよびＳＷ２−１−βは、第１の具体例におけるスイッチＳＷ２−１に対応し、第２の具体例におけるスイッチＳＷ２−２−αおよびＳＷ２−２−βは、第１の具体例におけるスイッチＳＷ２−２に対応し、第２の具体例におけるスイッチＳＷ１−２−αおよびＳＷ１−２−βは、第１の具体例におけるスイッチＳＷ１−２に対応し、第２の具体例におけるスイッチＳＷ１−３−αおよびＳＷ１−３−βは、第１の具体例におけるスイッチＳＷ１−３に対応する。第２の具体例におけるパワーコンバイナ４２−αおよび４２−βは、第１の具体例におけるパワーコンバイナ４２に対応する。第２の具体例における広帯域アンプＡｍｐ２−αおよびＡｍｐ２−βは、第１の具体例における広帯域アンプＡｍｐ２に対応し、第２の具体例における広帯域アンプＡｍｐ３−αおよびＡｍｐ３−βは、第１の具体例における広帯域アンプＡｍｐ３に対応する。

図１３は、本発明の第１の実施例によるアダプタ装置および伝送路評価システムの第３の具体例を示す回路図である。第３の具体例は、本発明の第１の実施例の第１の具体例における反射成分抽出手段を構成する各デバイスのうち、アイソレーションアンプ３２−１および３２−２、スイッチＳＷ１−１、終端抵抗Ｒならびに広帯域差動アンプＡｍｐ１を、方向性結合器３３、終端抵抗ＲおよびＲｃならびにスイッチＳＷ３−１およびＳＷ３−２に置き換えたものである。方個性結合器３３は、図１３に示すように、設定内容に応じて、端子Ｃ１と端子Ｃ２との間、端子Ｃ２と端子Ｃ３との間、端子Ｃ３と端子Ｃ４との間、および端子Ｃ４と端子Ｃ１との間、の各相互間で信号を伝播するデバイスである。また、低損失可変遅延線４１の遅延時間の設定のために、パルスパターンジェネレータ１０１の基準クロックをオシロスコープ４に入力するためのクロック線ＣＬを設ける。

第３の具体例は、第１の具体例とは、低損失可変遅延線４１の遅延時間の設定の方法が異なる。なお、これ以外のデバイスについては図２に示すデバイスと同様であるので、同一のデバイスには同一符号を付して当該デバイスについての詳細な説明は省略する。

第３の具体例では、低損失可変遅延線４１の遅延時間τ１を次のようにして調整する。まず、スイッチＳＷ１−３およびスイッチＳＷ１−２それぞれについて接点Ｂに接続先を切り替える。

そして、スイッチＳＷ３−１およびスイッチＳＷ３−２それぞれについて接点Ａに接続先を切り替え、モニタポートＭ２へ通ずる第２の経路を構成する。第２のモニタ経路は、パルスパターンジェネレータ１０１から入力端子Ｉｎ、パワーデバイダ３１の端子Ｃ１、パワーデバイダ３１の端子Ｃ３、スイッチＳＷ３−１の接点Ａ、スイッチＳＷ３−１の接点Ｃ、方向性結合器３３の端子Ｃ１、方向性結合器３３の端子Ｃ２、スイッチＳＷ３−２の接点Ｃ、スイッチＳＷ３−２の接点Ａ、測定ポートＰ１、伝送路２、測定ポートＰ２、広帯域アンプＡｍｐ２、スイッチＳＷ１−２の接点Ｃ、スイッチＳＷ１−２の接点Ｂ、およびモニタポートＭ２までの経路である。この第２のモニタ経路を構成した上で、パルスパターンジェネレータ１０１から評価信号である擬似ランダムデータ信号を出力したときの、モニタポートＭ２における、パルスパターンジェネレータ１０１の基準クロックに対する信号波形をオシロスコープ４で観測し、遅延時間Ｔｄ２を測定する。

次に、スイッチＳＷ３−１およびスイッチＳＷ３−２それぞれについて接点Ｂに接続先を切り替え、モニタポートＭ１へ通ずる第１の経路を構成する。第１のモニタ経路は、パルスパターンジェネレータ１０１から入力端子Ｉｎ、パワーデバイダ３１の端子Ｃ１、パワーデバイダ３１の端子Ｃ２、スイッチＳＷ３−２の接点Ｂ、スイッチＳＷ３−２の接点Ｃ、方向性結合器３３の端子Ｃ２、方向性結合器３３の端子Ｃ３、低損失可変地変遷４１、スイッチＳＷ２−１、広帯域アンプＡｍｐ１ａもしくはＡｍｐ１ｂ、スイッチＳＷ２−２、スイッチＳＷ１−３の接点Ｃ、スイッチＳＷ１−３の接点Ｂ、およびモニタポートＭ１までの経路である。この第１のモニタ経路を構成した上で、パルスパターンジェネレータ１０１から評価信号である擬似ランダムデータ信号を出力したときの、モニタポートＭ１における、パルスパターンジェネレータ１０１の基準クロックに対する信号波形をオシロスコープ４で観測して遅延時間Ｔｄ１を測定し、オシロスコープ４で観測しながら、第１のモニタ経路の遅延時間Ｔｄ１が、既に測定した第２のモニタ経路の遅延時間Ｔｄ２と同じになるように、低損失可変遅延線４１の遅延時間τ１を調整する。

上述のようにして低損失可変遅延線４１の遅延時間τ１を設定して反射成分抽出手段１１および反射成分強調手段１２を経由したときの信号伝播時間と評価対象である伝送路２を経由したときの信号伝播時間と一致させてから、アダプタ装置１を含む伝送路評価システム１０を用いて、当該伝送路２の伝送品質を評価する。

ここで、第３の具体例による伝送路評価システム１０を用いた伝送路２の伝送品質の評価について説明すると次の通りである。

伝送路２の伝送品質の評価を評価する際には、スイッチＳＷ３−１およびスイッチＳＷ３−２それぞれについて接点Ｃの接続先を接点Ａとする。また方向性結合器３３は、端子Ｃ１から入力された信号については端子Ｃ２へ出力し、端子Ｃ２から入力された信号については端子Ｃ３へ出力する。

パルスパターンジェネレータ１０１が生成した評価信号は、アダプタ装置１の入力ポートＩｎに入力されると、パワーデバイダ３１の端子Ｃ１から、パワーデバイダ３１の端子Ｃ３を介して方向性結合器３３の端子Ｃ１へ入力される。方向性結合器３３は、この評価信号を端子Ｃ２へ出力し、その後、評価信号は、スイッチＳＷ３−２の接点Ｃ、スイッチＳＷ３−２の接点Ａ、測定ポートＰ１、伝送路２の順に流れる。その後、伝送路２から出力された信号は、測定ポートＰ２、広帯域アンプＡｍｐ２、スイッチＳＷ１−２の接点ＣおよびスイッチＳＷ１−２の接点Ａ介してパワーコンバイナ４２の端子Ｃ２へ入力される。

また、伝送路２を上述のように評価信号が通過すると、測定ポートＰ１には反射成分が発生する。この反射成分は、スイッチＳＷ３−２の接点Ａおよび接点Ｃを介して、方向性結合器３３の端子Ｃ２へ入力される。方向性結合器３３は、この反射成分を端子Ｃ３へ出力し、その後、反射成分は、低損失可変遅延線４１、スイッチＳＷ２−１、広帯域アンプＡｍｐ１ａもしくはＡｍｐ１ｂ、スイッチＳＷ２−２、スイッチＳＷ１−３の接点ＣおよびスイッチＳＷ１−３の接点Ａを介してパワーコンバイナ４２の端子Ｃ１へ入力される。

パワーコンバイナ４２は、端子Ｃ１およびＣ２それぞれから入力された信号を互いに加算して出力アンプＡｍｐ３へ出力するが、以後の動作については、上述の第１の具体例と同様である。

図１４は、本発明の第１の実施例によるアダプタ装置および伝送路評価システムの第４の具体例を示す回路図である。第４の具体例は、本発明の第１の実施例の第１の具体例における反射成分抽出手段を構成する各デバイスのうち、アイソレーションアンプ３２−１および３２−２、スイッチＳＷ１−１、終端抵抗Ｒならびに広帯域差動アンプＡｍｐ１を、サーキュレータ３４およびスイッチＳＷ４に置き換えたものである。サーキュレータ３４は、図１４に示すように、端子Ｃ１から入力された信号は端子Ｃ２へ、端子Ｃ２から入力された信号は端子Ｃ３へ、端子Ｃ３から入力された信号は端子Ｃ１へ、それぞれ出力するデバイスである。また、低損失可変遅延線４１の遅延時間の設定のために、パルスパターンジェネレータ１０１の基準クロックをオシロスコープ４に入力するためのクロック線ＣＬを設ける。

第４の具体例は、第１の具体例とは、低損失可変遅延線４１の遅延時間の設定の方法が異なる。なお、これ以外のデバイスについては図２に示すデバイスと同様であるので、同一のデバイスには同一符号を付して当該デバイスについての詳細な説明は省略する。

第４の具体例では、低損失可変遅延線４１の遅延時間τ１を次のようにして調整する。まず、スイッチＳＷ１−２およびスイッチＳＷ１−３それぞれについて接点Ｂに接続先を切り替える。

そして、スイッチＳＷ４について接点Ｃの接続先を接点Ａとし、モニタポートＭ２へ通ずる第２の経路を構成する。第２のモニタ経路は、パルスパターンジェネレータ１０１から入力端子Ｉｎ、パワーデバイダ３１の端子Ｃ１、パワーデバイダ３１の端子Ｃ２、サーキュレータの端子Ｃ１、サーキュレータの端子Ｃ２、スイッチＳＷ４の接点Ｃ、スイッチＳＷ４の接点Ａ、測定ポートＰ１、伝送路２、測定ポートＰ２、広帯域アンプＡｍｐ２、スイッチＳＷ１−２の接点Ｃ、スイッチＳＷ１−２の接点Ｂ、およびモニタポートＭ２までの経路である。この第２のモニタ経路を構成した上で、パルスパターンジェネレータ１０１から評価信号である擬似ランダムデータ信号を出力したときの、モニタポートＭ２における、パルスパターンジェネレータ１０１の基準クロックに対する信号波形をオシロスコープ４で観測し、遅延時間Ｔｄ２を測定する。

次に、スイッチＳＷ４について接点Ｃの接続先を接点Ｂとし、モニタポートＭ１へ通ずる第１の経路を構成する。第１のモニタ経路は、パルスパターンジェネレータ１０１から入力端子Ｉｎ、パワーデバイダ３１の端子Ｃ１、パワーデバイダ３１の端子Ｃ３、スイッチＳＷ４の端子Ｂ、スイッチＳＷ４の端子Ｃ、サーキュレータ３４の端子Ｃ２、サーキュレータ３４の端子Ｃ３、低損失可変地変遷４１、スイッチＳＷ２−１、広帯域アンプＡｍｐ１ａもしくはＡｍｐ１ｂ、スイッチＳＷ２−２、スイッチＳＷ１−３の接点Ｃ、スイッチＳＷ１−３の接点Ｂ、およびモニタポートＭ１までの経路である。この第１のモニタ経路を構成した上で、パルスパターンジェネレータ１０１から評価信号である擬似ランダムデータ信号を出力したときの、モニタポートＭ１における、パルスパターンジェネレータ１０１の基準クロックに対する信号波形をオシロスコープ４で観測して遅延時間Ｔｄ１を測定し、オシロスコープ４で観測しながら、第１のモニタ経路の遅延時間Ｔｄ１が、既に測定した第２のモニタ経路の遅延時間Ｔｄ２と同じになるように、低損失可変遅延線４１の遅延時間τ１を調整する。

上述のようにして低損失可変遅延線４１の遅延時間τ１を設定して反射成分抽出手段１１および反射成分強調手段１２を経由したときの信号伝播時間と評価対象である伝送路２を経由したときの信号伝播時間と一致させてから、アダプタ装置１を含む伝送路評価システム１０を用いて、当該伝送路２の伝送品質を評価する。

ここで、第４の具体例による伝送路評価システム１０を用いた伝送路２の伝送品質の評価について説明すると次の通りである。

伝送路２の伝送品質の評価を評価する際には、スイッチＳＷ４について接点Ｃの接続先を接点Ａとする。

パルスパターンジェネレータ１０１が生成した評価信号は、アダプタ装置１の入力ポートＩｎに入力されると、パワーデバイダ３１の端子Ｃ１から、パワーデバイダ３１の端子Ｃ２を介してサーキュレータ３４の端子Ｃ１へ入力される。サーキュレータ３４は、この評価信号を端子Ｃ２へ出力し、その後、評価信号は、スイッチＳＷ４の接点Ｃ、スイッチＳＷ４の接点Ａ、測定ポートＰ１、伝送路２の順に流れる。その後、伝送路２から出力された信号は、測定ポートＰ２、広帯域アンプＡｍｐ２、スイッチＳＷ１−２の接点ＣおよびスイッチＳＷ１−２の接点Ａ介してパワーコンバイナ４２の端子Ｃ２へ入力される。

また、伝送路２を上述のように評価信号が通過すると、測定ポートＰ１には反射成分が発生する。この反射成分は、スイッチＳＷ４の接点Ａおよび接点Ｃを介して、サーキュレータ３４の端子Ｃ２へ入力される。サーキュレータ３４は、この反射成分を端子Ｃ３へ出力し、その後、反射成分は、低損失可変遅延線４１、スイッチＳＷ２−１、広帯域アンプＡｍｐ１ａもしくはＡｍｐ１ｂ、スイッチＳＷ２−２、スイッチＳＷ１−３の接点ＣおよびスイッチＳＷ１−３の接点Ａを介してパワーコンバイナ４２の端子Ｃ１へ入力される。

パワーコンバイナ４２は、端子Ｃ１およびＣ２それぞれから入力された信号を互いに加算して出力アンプＡｍｐ３へ出力するが、以後の動作については、上述の第１の具体例と同様である。

上述の第１〜第４の具体例は適宜組み合わせて実施してもよい。

次に、本発明の第２の実施例によるアダプタ装置について説明する。第２の実施例によるアダプタ装置は、図１を参照して説明した第１の実施例によるアダプタ装置に、伝送路を通過したときに生じる損失分を抽出し、抽出した損失分を、第１の実施例によるアダプタ装置にさらに加算するものである。第２の実施例によるアダプタ装置を説明するに先立ち、伝送路を通過したときに生じる損失分の抽出の原理について説明する。

図１５は、本発明の第２の実施例において用いられる、伝送路を通過したときに生じる損失分の抽出の原理を説明する等価回路図である。伝送路２に対して、パルスパターンジェネレータ１０１によって評価信号が入力したときに生じる損失分は、損失分抽出手段１３によって、次のようにして抽出される。

損失分抽出手段１３は、パルスパターンジェネレータ１０１内の発振器ＯＳＣ１と同じ波形（ともに振幅をｂｓとする）およびタイミングを有するパルスパターンを生成する発振器ＯＳＣ２を有する。また、損失分抽出手段１３内の発振器ＯＳＣ２の出力インピーダンスＲｓ、無損失伝送路５１の特性インピーダンスＺ０および負荷インピーダンスＺＬはすべて等しく設計し、さらにパルスパターンジェネレータ１０１内の発振器ＯＳＣ１の出力インピーダンスＲｓ、伝送路２の負荷インピーダンスＺＬも等しくなるように設計する。この設計により、損失分抽出手段１３内における伝送系においては、伝送損失が生じないものとする。またさらに、無損失伝送路５１の遅延時間τ２は、伝送路２の遅延時間τｔと等しく、反転アンプ５３の遅延時間τ４は、バッファアンプ５４の遅延時間τ３と等しくなるように設計する。

式（６）において、Γ_S＝Γ_L＝０、Ｓ₁₁＝Ｓ₂₂＝０、Ｓ₁₂＝Ｓ₂₁＝１、とすると、無損失伝送路５１の出力端Ｐ４における電圧ＶＰ４は、ＶＰ４＝ｂｓとなる。

反転アンプ５３は、抽出された上記損失分を、反転増幅する損失分増幅手段である。反転アンプ５３のゲインをＧｔとすると、損失分抽出手段１３の出力Ｐ５は式（８）のように示される。

よって、損失分加算手段５５の出力Ｐ２Ｓは、式（９）のように示される。

式（９）は、伝送路２を通過した信号に、Ｇｔ倍した損失分をさらに与えていることを示しており、このことは、伝送路２の伝送損失を強調（拡大）していることを意味する。なお、ゲインＧｔが式（１０）で示される値よりも大きい場合は、損失分加算手段５５の出力Ｐ２Ｓの絶対値は、伝送路２の出力Ｐ２の絶対値よりも大きくなってしまうので、ゲインＧｔを式（１０）で示される値以下に設定する必要がある。

図１６は、本発明の第２の実施例によるアダプタ装置を示す基本構成図である。第２の実施例によるアダプタ装置１は、上述した図１５に示される回路を、図１に示した第１の実施例によるアダプタ装置１に組み合わせることによって実現される。すなわち、第２の実施例によるアダプタ装置１は、第１の実施例によるアダプタ装置１において、伝送路２を通過した評価信号の損失分を抽出する損失分抽出手段１３と、抽出された損失分を、反転増幅する損失分増幅手段である反転アンプ５３と、損失分抽出手段１３および損失分増幅手段５３を経由したときの信号伝播時間と伝送路２を経由したときの信号伝播時間とが一致するよう、反転増幅された損失分の伝播を遅延させる損失分遅延手段（図示の例では、反転アンプ５３およびバッファアンプ５４の遅延時間で調整している）と、このように遅延された損失分を、反射成分強調手段が評価装置へ入力する信号に、さらに加算する損失分加算手段５５と、をさらに備えるものである。第２の実施例によれば、伝送路２の反射成分および損失分ともに強調（拡大）し、伝送路２の伝送品質の良し悪しをより明確にすることができる。

損失分抽出手段１３、損失分増幅手段である反転アンプ５３、損失分遅延手段および損失分加算手段５５の具体例については、図１７に示す回路図を参照して説明する。

図１７は、本発明の第２の実施例によるアダプタ装置および伝送路評価システムの具体例を示す回路図である。

本具体例によるアダプタ装置１の出力ポートＯｕｔには、評価対象である伝送路２の伝送特性を評価する評価装置３が接続される。アダプタ装置１の測定ポートＰ１およびＰ２の間には、評価対象である伝送路２が接続される。アダプタ装置１の入力ポートＩｎには、評価信号を生成するパルスパターンジェネレータ（ＰＰＧ）１０１が接続され、評価信号が入力される。アダプタ装置１のモニタポートＭ１には、オシロスコープ４−１の入力ポートＣＨ１が接続され、モニタポートＭ２には、オシロスコープ４の入力ポートＣＨ２が接続される。アダプタ装置１のモニタポートＭ３には、オシロスコープ４−２の入力ポートＣＨ１が接続され、モニタポートＭ４には、オシロスコープ４−２の入力ポートＣＨ２が接続される。伝送路評価システム１０は、アダプタ装置１、パルスパターンジェネレータ１０１、および評価装置３を備えて構成される。

本具体例によるアダプタ装置１は、図２を参照して説明した第１の実施例の第１の具体例によるアダプタ装置において、低損失可変遅延線４１−２、広帯域差動アンプＡｍｐ１−２、広帯域アンプＡｍｐ２−２、パワーコンバイナ４２−２、アイソレーションアンプ３２−３、ならびにスイッチＳＷ５−１およびＳＷ５−２を追加したものである。本具体例における、低損失可変遅延線４１−１、広帯域差動アンプＡｍｐ１−１、広帯域アンプＡｍｐ２−１およびパワーコンバイナ４２−１は、図２に示した低損失可変遅延線４１、広帯域差動アンプＡｍｐ１、広帯域アンプＡｍｐ２およびパワーコンバイナ４２にそれぞれ対応するものである。また、これ以外のデバイスについては図２に示すデバイスと同様であるので、同一のデバイスには同一符号を付して当該デバイスについての詳細な説明は省略する。

アイソレーションアンプ３２−１の出力信号は、スイッチＳＷ１−１の接点Ａに入力されるほかに、低損失可変遅延線４１−２にも入力される。低損失可変遅延線４１−２は、入力された信号を、遅延時間τ２かけて伝播させ、終端抵抗ＲおよびスイッチＳＷ５−１の端子Ｃへ出力する。低損失可変遅延線４１−２の特性インピーダンスは５０Ωとする。

スイッチＳＷ５−１は、接点ＡまたはＢに切り替えることによって、低損失可変遅延線４１−２の出力信号を、広帯域差動アンプＡｍｐ１−２のマイナス側またはモニタポートＭ３に入力する。

また、スイッチＳＷ５−２は、アイソレーションアンプ３２−３を介した伝送路２からの出力信号を、広帯域差動アンプＡｍｐ１−２のプラス側またはモニタポートＭ４に入力する。

広帯域差動アンプＡｍｐ１−２の出力信号は、広帯域アンプＡｍｐ２−２に入力される。広帯域アンプＡｍｐ２−２の出力信号は、パワーコンバイナ４２−２の端子Ｃ２に入力される。また、パワーコンバイナ４２−１の端子Ｃ３からの出力信号は、パワーコンバイナ４２−２の端子Ｃ１に入力される。パワーコンバイナ４２−２の端子Ｃ３からの出力信号は、出力アンプＡｍｐ３に入力される。広帯域差動アンプＡｍｐ１−２の入力インピーダンスは無限大（無限大）とし、出力インピーダンスは５０Ωとし、ゲインはＧ２とする。広帯域アンプＡｍｐ２−２の入力インピーダンスは５０Ωとし、出力インピーダンスは５０Ωとし、ゲインはＧｔとする。パワーコンバイナ４２−２のインピーダンスは５０Ωとし、損失はＬデシベルとする。

本具体例における低損失可変遅延線４１−１の遅延時間τ１の調整は、図に示した低損失可変遅延線４１の調整方法と同様である。

一方、低損失可変遅延線４１−２の遅延時間τ２については次のようにして調整する。まず、スイッチＳＷ５−１およびスイッチＳＷ５−２それぞれについて接点Ｃの接続先を接点Ｂにする。

これにより、次の２つのモニタ経路が形成される。すなわち、第１のモニタ経路として、パルスパターンジェネレータ１０１、パワーデバイダ３１の端子Ｃ１、パワーデバイダ３１の端子Ｃ２、アイソレーションアンプ３２−１、低損失可変遅延線４１−２、スイッチＳＷ５−１の接点Ｃ、スイッチＳＷ５−１の接点Ｂ、およびモニタポートＭ３の順に経路が構成される。また、第２のモニタ経路として、パルスパターンジェネレータ１０１、パワーデバイダ３１の端子Ｃ１、パワーデバイダ３１の端子Ｃ３、アイソレーションアンプ３２−２、測定ポートＰ１、評価対象の伝送路２、測定ポートＰ２、アイソレーションアンプ３２−３、スイッチＳＷ５−２の接点Ｃ、スイッチＳＷ５−２の接点Ｂ、およびモニタポートＭ４の順に経路が構成される。

これら第１のモニタ経路および第２のモニタ経路の信号伝播時間が一致するよう、次のようにして低損失可変遅延線４１−２の遅延時間τ２を設定する。

低損失可変遅延線４１−２以外の上述の各デバイスは、それぞれ固有の信号伝播時間（信号の遅延時間）を有するので、これら各デバイスについては、伝送路評価システム１０の設計段階で次のように信号伝播時間（信号の遅延時間）を設計しておく。

第２のモニタ経路の一部を構成するパワーデバイダ３１の端子Ｃ１からパワーデバイダ３１の端子Ｃ３、アイソレーションアンプ３２−２、測定ポートＰ１および伝送路２の端子Ｄ１までの信号伝播時間τｓ１については、第１のモニタ経路の一部を構成するパワーデバイダ３１の端子Ｃ１からパワーデバイダ３１の端子Ｃ２および低損失可変遅延線４１−２の端子Ｃ１までの信号伝播時間τｓ２と一致するように設計する。

第２のモニタ経路の一部を構成するスイッチＳＷ５−２の接点ＢからモニタポートＭ４までの信号伝播時間τｓ１０については、第１のモニタ経路の一部を構成するスイッチＳＷ５−１の接点ＢからモニタポートＭ３までの信号伝播時間τｓ９と一致するように設計する。

第２のモニタ経路の一部を構成するパワーデバイダ３１の端子Ｃ１からパワーデバイダ３１の端子Ｃ３、アイソレーションアンプ３２−２、測定ポートＰ１、伝送路２の端子Ｄ１、伝送路２の端子Ｄ２、測定ポートＰ２、アイソレーションアンプ３２−３、スイッチＳＷ５−２の端子Ｃ、スイッチＳＷ５−２の端子Ａ、および広帯域差動アンプＡｍｐ１−２のプラス入力までの信号伝播時間をτｓ７とし、第１のモニタ経路の一部を構成するパワーデバイダ３１の端子Ｃ１からパワーデバイダ３１の端子Ｃ２、アイソレーションアンプ３２−１、低損失可変遅延線４１−２の端子Ｃ１、低損失可変遅延線４１−２の端子Ｃ２、スイッチＳＷ５−１の端子Ｃ、スイッチＳＷ５−１の端子Ａ、および広帯域差動アンプＡｍｐ１−２のマイナス入力までの信号伝播時間をτｓ８としたとき、「τｓ７−τｔ＝τｓ８−τ２」の関係を満たすよう、評価対象の伝送路２の信号伝播時間τｔおよび低損失可変遅延線の遅延時間τ２以外について、信号伝播時間を設計する。

上述のように第１のモニタ経路および第２のモニタ経路を構成した上で、パルスパターンジェネレータ１０１から評価信号である擬似ランダムデータ信号を出力したときの、オシロスコープ４−２で観測されるモニタポートＭ３およびＭ４の各波形を観測する。モニタポートＭ３およびＭ４の各波形の立ち上がりもしくは立ち下がりのタイミングが一致するよう、低損失可変遅延線４１−２の遅延時間τ２を調整する。

低損失可変遅延線４１−１の遅延時間τ１および低損失可変遅延線４１−２の遅延時間τ２を設定してから、アダプタ装置１を含む伝送路評価システム１０を用いて、当該伝送路２の伝送品質を評価する。

伝送路２に評価信号が通過することによって生じる反射成分については、図２に示した第１の実施例の第１の具体例において説明したようにして抽出され、パワーコンバイナ４２−１の端子Ｃ３からパワーコンバイナ４２−２の端子Ｃ１に入力される。

一方、伝送路２に評価信号が通過することによって生じる損失分については、次のようにして得られる。すなわち、伝送路２を通過した信号であるアイソレーションアンプ３２−３の出力信号は、広帯域差動アンプＡｍｐ１−２のプラス側に入力される。低損失可変遅延線４１−２の端子Ｃ２からの出力は、広帯域差動アンプＡｍｐ１−２のマイナス側に入力される。これにより、広帯域差動アンプＡｍｐ１−２の出力として、伝送路２の損失分が抽出されることになる。

広帯域差動アンプＡｍｐ１−２の出力信号は、広帯域アンプＡｍｐ２−２を介してパワーコンバイナ４２−２の端子Ｃ２に入力される。パワーコンバイナ４２−２は、端子Ｃ１およびＣ２を介して入力された各信号を加算して端子Ｃ３を介して出力アンプＡｍｐ３へ出力する。出力アンプＡｍｐ３の出力信号は出力ポートＯｕｔを介して評価装置３に入力される。

次に、上述の本具体例による伝送路評価システムのシミュレーション結果について説明する。シミュレーションには、第１の実施例と同様、ザイリンクス社の「Ｘｉｌｉｎｘ Ｖｉｒｔｅｘ−４ ＲｏｋｅｔＩＯ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ」（ＴＸモデル）を使用した。評価対象の伝送路として、「特性インピーダンスＺ０＝４５Ω、低損失可変遅延線の遅延時間τ１＝８９．７３ピコ秒」の伝送路（Ｌｏｓｓ Ｔａｎｇｅｎｔ＝０．０２）を用いた。その他各パラメータについては第１の実施例と同様である。

また、図１８〜２０は、本発明の第２の実施例によるアダプタ装置を適用した場合におけるアイダイアグラムの比較結果を説明するシミュレーション結果を示す図であって、図１８は本発明の第２の実施例によるアダプタ装置を適用して伝送路の損失成分のみを強調した場合を示し、図１９は伝送路の反射成分のみを強調した場合を示し、図２０は伝送路の反射成分および損失分の両方を強調した場合を示す図である。

図１９に示す本発明の第２の実施例によるアダプタ装置を適用して伝送路の反射成分のみを強調した場合に比べて、図２０に示す伝送路の反射成分および損失分の両方を強調した場合のほうが、アイ（ｅｙｅ）の大きさがより一層明確な差として現れていることが分かり、本発明の第２の実施例が有効であることが証明された。

本発明は、高速シリアル伝送に用いられる伝送路の伝送品質の評価する際に適用することができる。本発明によるアダプタ装置を、従前の評価装置に接続するだけで容易に、低損失の伝送路の伝送特性についての評価を可能にすることができる。本発明によれば、伝送路を評価信号が通過することにより生じる反射成分を敢えて強調させた信号を生成して、オシロスコープなどの評価装置への入力信号とするので、伝送路に入力する評価信号の伝送レートを上げるまでもなく、アイダイアグラム、ジッタ量およびビットエラーレートなどいずれの評価項目について、伝送路ごとの明確な差（バラツキ）として現れさせることができるので、伝送路ごとの伝送品質の良し悪しを判別しやすくすることができる。

１ アダプタ装置
２ 伝送路
３ 評価装置
４ オシロスコープ
１０ 伝送路評価システム
１１ 反射成分抽出手段
１２ 反射成分強調手段
１３ 損失分抽出手段
２１ 反射成分増幅手段
２２ 反射成分遅延手段
２３ 加算手段
３１、３１−α、３１−β パワーデバイダ
３２−１、３２−２ アイソレーションアンプ
３２−１−α、３２−２−α、３２−１−β、３２−２−β アイソレーションアンプ
３３ 方向性結合器
３４ サーキュレータ
４１ 低損失可変遅延線
４２、４２−α、４２−β パワーコンバイナ
５１ 無損失伝送路
５２ 差動アンプ
５３ 損失分増幅手段
５４ バッファアンプ
５５ 損失分加算手段
１０１ パルスパターンジェネレータ
Ａｍｐ１、Ａｍｐ１−α、Ａｍｐ１−β 広帯域差動アンプ
Ａｍｐ１ａ、Ａｍｐ１ｂ、Ａｍｐ２ 広帯域アンプ
Ａｍｐ１ａ、Ａｍｐ１ｂ、Ａｍｐ２ 広帯域アンプ
Ａｍｐ１ａ−α、Ａｍｐ１ａ−β 広帯域アンプ
Ａｍｐ１ｂ−α、Ａｍｐ１ｂ−β 広帯域アンプ
Ａｍｐ２、Ａｍｐ２−α、Ａｍｐ２−β 広帯域アンプ
Ａｍｐ３、Ａｍｐ３−α、Ａｍｐ３−β 出力アンプ
Ｉｎ、Ｉｎ−α、Ｉｎ−β 入力ポート
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４ モニタポート
Ｍ１−α、Ｍ１−β、Ｍ２−α、Ｍ２−β モニタポート
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４ 測定ポート
Ｏｕｔ−α、Ｏｕｔ−β 出力ポート
Ｒ、Ｒｃ 終端抵抗
ＳＷ１−１、Ｗ１−２、ＳＷ１−３、ＳＷ２−１、ＳＷ２−２ スイッチ
ＳＷ３−１、Ｗ３−２、ＳＷ４ スイッチ
ＳＷ５−１、Ｗ５−２ スイッチ

Claims (8)

1. 伝送路の一端から評価信号を入力したときに前記伝送路の他端から出力される出力信号に基づいて前記伝送路の伝送特性を評価する評価装置に対して接続されるアダプタ装置であって、
   前記一端に生じる前記評価信号の反射成分を抽出する反射成分抽出手段と、
   抽出された前記反射成分の前記評価信号に対する割合よりも加算後の反射成分の前記出力信号に対する割合のほうが大きくなるよう、前記抽出された反射成分を増幅しかつ時間遅延させて前記出力信号に加算し、これを前記評価装置への入力とする反射成分強調手段と、
   を備えることを特徴とするアダプタ装置。
2. 前記反射成分強調手段は、
   前記抽出された反射成分を、前記評価信号に対する前記抽出された反射成分の割合よりも、前記伝送路の前記出力信号に対する加算後の反射成分の割合のほうが大きくなるよう反転増幅もしくは非反転増幅する反射成分増幅手段と、
   前記反射成分抽出手段および前記反射成分強調手段を経由したときの信号伝播時間と前記伝送路を経由したときの信号伝播時間とが一致するよう、増幅された前記反射成分の伝播を遅延させる反射成分遅延手段と、
   伝播が遅延させられた前記反射成分を、前記出力信号に加算する加算手段と、
   を備える請求項１に記載のアダプタ装置。
3. 前記反射成分増幅手段は、前記抽出された反射成分を、前記評価装置において観測されるアイダイアグラムの振幅が小さくなるよう反転増幅もしくは非反転増幅する請求項２に記載のアダプタ装置。
4. 前記反射成分増幅手段は、
   入力信号を反転増幅する反転増幅手段と、
   入力信号を非反転増幅する非反転増幅手段と、
   前記反射成分増幅手段の出力を、前記反転増幅手段もしくは前記非反転増幅手段のいずれかの出力に切り替える切替手段と、
   を有する請求項２または３に記載のアダプタ装置。
5. 前記伝送路を通過した前記評価信号の損失分を抽出する損失分抽出手段と、
   抽出された前記損失分を、反転増幅する損失分増幅手段と、
   前記損失分抽出手段および前記損失分増幅手段を経由したときの信号伝播時間と前記伝送路を経由したときの信号伝播時間とが一致するよう、反転増幅された前記損失分の伝播を遅延させる損失分遅延手段と、
   遅延された前記損失分を、前記反射成分強調手段が前記評価装置へ入力する信号に、さらに加算する損失分加算手段と、
   をさらに備える請求項１に記載のアダプタ装置。
6. 伝送路の一端から評価信号を入力したときに前記伝送路の他端から出力される出力信号に基づいて前記伝送路の伝送特性を評価する評価装置に接続されるアダプタ装置であって、
   前記伝送路を通過した前記評価信号の損失分を抽出する損失分抽出手段と、
   抽出された前記損失分を、前記出力信号に加算し、これを前記評価装置への入力する損失分強調手段と、
   を備えることを特徴とするアダプタ装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のアダプタ装置と、
   前記アダプタ装置に接続され、前記評価信号を生成してこれを前記アダプタ装置に入力するパルスパターンジェネレータと、
   前記アダプタ装置に接続され、前記アダプタ装置から出力される信号に基づいて前記伝送路の伝送特性を評価する評価装置と、
   を備えることを特徴とする伝送路評価システム。
8. 前記評価装置は、前記伝送路においてディジタル信号を伝送する際に生じるジッタをアイダイアグラムで表示するオシロスコープである請求項７に記載の伝送路評価システム。

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